교육과학기술부는 조준형 한양대 물리학과 교수 연구팀이 영하 150도의 저온에서 ‘인듐원자선’이 비금속 상태로 변하는 ‘상전이’ 현상의 원인을 규명했다고 17일 발표했다.

인듐원자선은 실리콘 반도체 표면에 격자 형태로 금속 원자를 정렬시켜 만든 것으로 1㎚(나노미터·10억분의 1ｍ)의 선폭을 구현, 미래형 나노전자소자로 주목받고 있다.

연구팀은 저온에서 일어나는 전자 간 상호작용 때문에 금속이던 인듐원자선이 비금속 상태가 돼 전도성을 잃는다는 것을 밝혀냈다. 인듐 원자들이 서로 전자를 공유하면서 생기는 ‘공유결합’과 원자 사이의 인력 현상인 ‘반데르발스 상호작용’ 때문에 인듐원자선이 비금속 상태로 바뀐다는 설명이다.

연구팀은 실험 데이터 없이 전자 밀도 정보만으로 물질의 전자구조를 계산하는 ‘밀도 범함수 이론’을 보완해 인듐원자선 비금속 구조의 에너지 상태가 금속 구조보다 안정적이라는 사실도 예측했다.

김태훈 기자 taehun@hankyung.com